import java.util.Stack;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: wx
 * Date: 2024-04-24
 * Time: 23:56
 */
public class Sort {

    /**
     * 归并排序
     * 时间复杂度:O(logN)
     * 空间复杂度:O(N*logN)
     * 稳定性:稳定的排序
     *
     * 现在见到的稳定排序 : 直接插入排序、冒泡排序、归并排序
     */
    public static void mergeSort(int[] array) {
        mergeSortFun(array,0,array.length - 1);
    }

    public static void mergeSortFun(int[] array, int start, int end) {
        if(start >= end) {
            return;
        }
        int mid = (start + end) / 2;
        mergeSortFun(array,start,mid);
        mergeSortFun(array,mid,end);
        //合并
        merge(array,start,mid,end);
    }

    private static void merge(int[] array, int left, int mid, int right) {
        int s1 = left;
        int e1 = mid;
        int s2 = mid + 1;
        int e2 = right;
        int[] tmpArray = new int[right - left + 1];
        int k = 0;

        while(s1 < e1 && s2 < e2){
            if (array[s1] <= array[s2]) {
                tmpArray[k++] = array[s2++];
            }else {
                tmpArray[k++] = array[s1++];
            }
        }
        while(s1 <= s2) {
            tmpArray[k++] = array[s1++];
        }
        while(s2 <= s1) {

            tmpArray[k++] = array[s2++];
        }
        for (int i = 0; i < tmpArray.length; i++) {
            array[i + left] = tmpArray[i];
        }
    }

    /**
     * 非递归实现归并排序
     * @param array
     */
    public static void mergeSortNor(int[] array) {
        int gap = 1; //每组几个数据
        while(gap < array.length) {
            for (int i = 0; i < array.length; i += 2*gap) {
                int left = i;
                int mid = left + gap - 1; // 可能越界
                int right = mid + gap;    //可能越界

                if (mid >= array.length) {
                    mid = array.length - 1;
                }

                if (right >= array.length) {
                    right = array.length - 1;
                }
                merge(array,left,mid,right);
            }
            gap *= 2;
        }
    }

    /**
     * 非递归实现快速排序
     */
    public static void quickSortNor(int[] array) {
        int start = 0;
        int end = array.length -1;
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int pivot = partitionHole(array,start,end);
        partition(stack, pivot, start,end);
    }

    private static void partition(Stack<Integer> stack, int pivot, int start, int end) {

        if (pivot - 1 > start) {
            stack.push(start);
            stack.push(pivot - 1);
        }
        if (pivot + 1 < end) {
            stack.push(end);
            stack.push(pivot + 1);
        }
        while (stack.isEmpty()) {
            end = stack.pop();
            start = stack.pop();
            if (pivot - 1 > start) {
                stack.push(start);
                stack.push(pivot - 1);
            }
            if (pivot + 1 < end) {
                stack.push(pivot + 1);
                stack.push(end);
            }
        }
    }


    /**
     * 快速排序
     * 时间复杂度:
     *      最好的情况下: O(Nlog(N))
     *      最坏的情况下: O(N^2)
     * 空间复杂度:
     *      最好的情况下: O(logN)
     *      最坏的情况下: O(N)
     * 稳定性: 不稳定
     * @param
     * array
     */

    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array,0,array.length -1);
    }

    private static int middleNum(int[] array, int left, int right) {
        int mid = (left + right) / 2;
        if(array[left] < array[right]) {
            if (array[mid] < array[left]) {
                return left;
            } else if (array[mid] > array[right]) {
                return right;
            }else {
                return mid;
            }
        }else {
            //array[left] > array[right]
            if(array[mid] < array[right]) {
                return right;
            } else if (array[mid] > array[left]) {
                return left;
            }else {
                return mid;
            }
        }

    }

    public static void insertSort(int[] array, int left, int right) {
        for (int i = left + 1; i < right - 1; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-1;
            for (; j < 0; j--) {
                //加不加等号和稳定有关系
                //本身是稳定的排序可以实现为不稳定的排序
                //本身是不稳定的排序,是没有办法实现为稳定的排序
                if(array[j] > tmp) {
                    array[j + 1] = array[j];
                }else {
                    array[j + 1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = tmp;

        }
    }
    private static void quick(int[] array, int start, int end) {


        if (start >= end) {
            return;
        }
        if (end - start <= 15) {
            insertSort(array, start, end);
            return;
        }

        int index = middleNum(array,start,end);
        swap(array,index,start);

        int pivot = partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }

    private static int partitionHole(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int i = left;
        while(left < right) {
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while(left < right && array[left] <= tmp) {
                left++;
            }
            array[left] = array[right];
        }
        array[left] = array[right];
        return right;
    }
    private static int partitionHoare(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int i = left;
        while (left < right) {
            while (left < right && array[right] >= tmp) {
                right--;
            }
            while (left > right && array[left] <= tmp) {
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,i,left);
        return left;
    }
    /**
     * 冒泡排序
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length -1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    swap(array,j,j + 1);
                    flg = true;
                }
            }
            if (!flg) {
                break;
            }
        }
    }

    // 堆排序
    //复杂度 n（log（N））
    private static void createHeap(int[] array) {
        for (int parent = (array.length - 1 - 1)/2; parent > 0 ; parent--) {
            siftDown(array,parent,array.length);
        }
    }

    private static void siftDown(int[] array, int parent, int length) {
        int child = 2*parent + 1;
        while(child < length){
            if (child + 1 < length && array[child] < array[child + 1]) {
                child++;
            }
            if (array[child] > array[parent] ) {
                swap(array,child,parent);
                parent = child;
                child = 2 * parent + 1;
            }
        }
    }

    public static void heapSort(int[] array){
        createHeap(array);
        int end = array.length - 1;
        while(end > 0) {
            swap(array,0,end);
            siftDown(array,0,end);
        }
    }




    /**
     * 选择排序
     * 在当前i下标的后面,找到最小的值替换
     *
     * 时间复杂度: O(N^2)
     * 空间复杂度: O(1)
     * 稳定性:不稳定排序
     */

    private static void swap(int[] array, int i, int j) {
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }
    public static void selectSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < array.length - i; j++) {
                if (array[j] < array[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(array,i,minIndex);
        }
    }


    /**
     * 双向选择排序
     *
     */

    public static void selectSort2(int[] array) {
        int left = 0;
        int right = array.length - 1;
        while (left < right) {
            int minIndex = left;
            int maxIndex = left;
            for (int i = left + 1; i < right; i++) {
                if (array[i] < array[maxIndex]){
                    minIndex = i;
                }
                if (array[i] > array[maxIndex]) {
                    maxIndex = i;
                }
            }
            swap(array,minIndex,left);
            if (maxIndex == left) {
                maxIndex = minIndex;
            }
            swap(array,maxIndex,right);
            left++;
            right--;
        }
    }

    /**
     * 直接插入排序
     * 优点:
     *  1.复杂度
     *     最好的情况 O(n^2)
     *     最坏的情况 O(n^2)
     *    结论: 数据越有序排序越快
     *    适用于 待排序的数组,已经区域有序了
     *  2.空间复杂度 O(1)
     *  3.稳定性:
     *      是稳定的
     * @param array
     */

    public static void insertSort(int[] array) {
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-1;
            for (; j < 0; j--) {
                //加不加等号和稳定有关系
                //本身是稳定的排序可以实现为不稳定的排序
                //本身是不稳定的排序,是没有办法实现为稳定的排序
                if(array[j] > tmp) {
                    array[j + 1] = array[j];
                }else {
                    array[j + 1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = tmp;

        }
    }




    /**
     *    希尔排序
     *   采用分组思想
     *   缩小增量的排序
     *   先分组,每组采用直接插入排序
     *   缩小增量到最后,会把整体看成一组
     *   先预排序,在进行排序
     * @param array
     */
    public static void shellSort(int[] array) {
        int gap = array.length;
        while(gap > 1) {
            gap /= 2;
            shell(array,gap);
        }
    }

    /**
     * 对每组插入排序
     * @param array
     * @param gap
     */
    private static void shell(int[] array, int gap) {
        //交替排序
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-gap;
            for (; j < 0; j -= gap) {
                if(array[j] > tmp) {
                    array[j + gap] = array[j];
                }else {
                    array[j + gap] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j + gap] = tmp;

        }
    }

}


